Neue Methode: doppelt-helikales Betondesign steigert Rissbeständigkeit um 63%

BerlinIngenieure an der Princeton University haben eine Methode entwickelt, um Betonrobustheit zu verbessern. Inspiriert von der alten Quastenflosser-Fischart, integrierten sie ein doppelhelikales Design in den Beton. Diese Innovation macht den Beton um 63 % widerstandsfähiger gegen Risse im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.

Der eingesetzte Ansatz umfasst:

• Entwicklung innovativer Designkonzepte
• Anwendung additiver Fertigungsverfahren
• Optimierte Nutzung von Industrierobotern für präzise Materialauftragung

Das Team von Assistenzprofessor Reza Moini hat ein neuartiges Betondesign entwickelt, bei dem die Fasern dreidimensional angeordnet sind. Diese Fasern sind locker verbunden, und durch eine leichte Anpassung ihrer Ausrichtung lässt sich eine Struktur schaffen, die die Rissbeständigkeit erheblich verbessert. Diese Konstruktion wird als „Verstärkungsmechanismus“ bezeichnet.

Die wichtigsten Vorteile dieser Methode umfassen:

• Risse vor dem Fortschreiten bewahren
• Frakturierte Oberflächen verzahnen
• Risse nach ihrer Entstehung vom geraden Weg ablenken

Additive Fertigung revolutioniert den Bau

Additive Fertigung nimmt eine Schlüsselrolle im Bauwesen ein. Durch das schichtweise Errichten von Betonstrukturen durch Roboter werden komplexe Designs möglich, die mit traditionellen Methoden nicht umsetzbar sind. Der Doktorand und Mitautor Shashank Gupta betonte, dass Roboter eine hohe Präzision beim Bau von Balken und Säulen gewährleisten.

Das Labor von Moini nutzt große Industrieroboter und fortschrittliche Echtzeitmaterialverarbeitung, um schnell vollwertige Strukturbauteile herzustellen. Sie stießen auf das Problem, dass frischer Beton unter seinem eigenen Gewicht deformierte. Zur Lösung entwickelten sie ein Zweikomponentensystem für die Extrusion, um eine bessere Kontrolle zu gewährleisten.

Dieses System bietet:

• Zwei Einlässe – einer für Beton, einer für einen chemischen Beschleuniger
• Vermischung innerhalb der Düse kurz vor dem Extrudieren
• Beschleunigter Aushärtungsprozess
• Minimierte Verformung in den unteren Schichten

Durch die sorgfältige Dosierung des Beschleunigers konnten sie die Struktur besser kontrollieren. Diese Verbesserungen machen den Beton stärker und attraktiver. Das stellt einen bedeutenden Fortschritt im Bauwesen dar und könnte zu langlebigeren Gebäuden und Infrastrukturen führen.

Diese Technologie kann auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Sie findet sowohl in privaten Haushalten als auch bei großen Bauprojekten Anwendung und sorgt dafür, dass Gebäude robuster und ansprechender aussehen.